JP2008201055A - 樹脂成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】インサート部材を位置決めピンで高精度に位置決めすることができ、この際、インサート部材の変形を防止することが可能な樹脂成形用金型を提供する。
【解決手段】位置決めピン６５は、下型６１の嵌合孔６６に嵌込まれた軸部６７と、軸部６７の上端に形成された受け面６８と、受け面６８から上方へ突出するガイド部６９とを有し、ガイド部６９はインサート部材１３の位置決め用孔１４に嵌脱自在であり、受け面６８は、ガイド部６９が位置決め用孔１４に嵌入した状態でインサート部材１３を受け止める平坦で且つ下型６１の型面６１ａに対して平行な面であり、位置決めピン６５は、受け面６８の高さＨ１が溝６４の高さｈよりも高くなる突出位置Ａと、受け面６８が型面６１ａ以下に位置する退入位置Ｂとの間を上下動し、ガイド部６９の高さが溝６４の高さｈよりも低く設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、インサート部材の高精度な位置決めを行う樹脂成形用金型に関するものである。

半導体装置やスイッチ部品に使用される樹脂成形体（樹脂パッケージ）には、端子等のインサート部材が樹脂部材から外方へ突出している形状の製品がある。このような樹脂成形体を成形する樹脂成形用金型（インサートモールド金型）において、位置決めピン（パイロットピン）を利用してキャビティとインサート部材との隙間をできる限り小さくした状態で、キャビティに形成された溝にインサート部材を嵌入し、樹脂により射出成型している。

図８，図９は樹脂成形体１１の一例を示す図であり、樹脂成形体１１は、樹脂部材１２と、端子を担う金属製のインサート部材１３とで構成されている。インサート部材１３の一部は樹脂部材１２から外方へ突出しており、インサート部材１３には位置決め用孔１４が複数形成されている。

図１０は前記樹脂成形体１１を成形する樹脂成形用金型２０の図である。樹脂成形用金型２０は、支持台２１に固定された下型２２と、下型２２に対して上下動自在な上型２３と、上型２３を案内するガイド部材２４とを有している。

図１１には、一般的な射出成形において、位置決めピン３１を用いてインサート部材１３をキャビティ３２に挿入セットする際の工程フローを示している。
前記下型２２側のキャビティ３２内には、下型２２の型面２２ａから上方に突出する突部３３が形成されており、突部３３には、インサート部材１３が上方から挿入される溝３４が形成されている。尚、溝３４の底面と型面２２ａとは同一面上にある。

下型２２には位置決めピン３１が設けられている。位置決めピン３１は、型面２２ａから上方に突出したガイド部３５と、ガイド部３５の上端に形成された先端導入部３６とを有している。

先端導入部３６は上先端が尖った円錐形状に形成されている。ガイド部３５の直径をＷとすると、位置決め用孔１４の直径は、ガイド部３５の直径Ｗよりも大きな、Ｗ＋αに設定されている。また、型面２２ａからガイド部３５の上端までの高さをＨとし、型面２２ａから溝３４の上端までの高さをｈとし、インサート部材１３の厚さをＴとすると、Ｈ＞ｈ＞Ｔの関係に設定されている。

これによると、上型２３を上動させて型開きした状態で、図１１（ａ）に示すように位置決めピン３１をインサート部材１３の位置決め用孔１４に下方から挿入し、図１１（ｂ）に示すようにインサート部材１３を下降させて溝３４に挿入するとともに下型２２の型面２２ａ上に載置する。

この際、位置決めピン３１と位置決め用孔１４との間には隙間αが形成され、インサート部材１３は、高さＨにわたってガイド部３５により位置決めされながら型面２２ａまで下降する。

その後、上型２３を下動させて型締めし、キャビティ３２に樹脂を注入して射出成形を行っている。
近年、製品に対する要求品質が厳しくなっており、それに伴って、位置決め用孔１４と位置決めピン３１との隙間αをさらに狭くする必要が生じてきた。しかしながら、位置決めピン３１のガイド部３５の高さＨを溝３４の高さｈよりも高く設定する必要があるため、インサート部材１３がガイド部３５によって案内されながら下降する距離が長く、インサート部材１３がガイド部３５の途中で引っ掛かって挿入不良が発生し易いという問題があった。

尚、仮に、ガイド部３５の高さＨを溝３４の高さｈ以下（すなわちＨ≦ｈ）に設定した場合、インサート部材１３が溝３４に挿入された後にインサート部材１３がガイド部３５によって位置決めされることになり、インサート部材１３が溝３４に挿入されるよりも以前に、インサート部材１３をガイド部３５によって位置決めすることはできない。したがって、インサート部材１３の位置が溝３４の位置に対して横方向にずれてしまう虞れがあり、このため、ガイド部３５の高さＨを溝３４の高さｈよりも高くする必要があった。

このような問題の対策として、下記特許文献１には、位置決めピン４１とインサート部材１３の位置決め用孔１４との隙間を無くすことができる樹脂成形用金型が記載されている。

すなわち、図１２に示すように、下型２２には、上端が型面２２ａに開口するとともに下端が収納部４２に開口する嵌合孔４３が形成されている。
また、位置決めピン４１は、嵌合孔４３に上下動自在に嵌め込まれた軸部４４と、軸部４４の上端に設けられた先細りテーパー部４５と、先細りテーパー部４５の上端に設けられて上先端が尖った円錐形状の先端部４６と、嵌合孔４３からの抜け止め用に形成されたフランジ部４７とで構成されている。尚、位置決めピン４１は、収納部４２に収納されたスプリング４８によって、下型２２から上方へ突出する方向に付勢されている。これにより、位置決めピン４１に荷重がかかっていない場合には、先細りテーパー部４５と先端部４６とが型面２２ａから上方に突出した状態に保たれる。

また、先細りテーパー部４５の上端最小径ｄ１はインサート部材１３の位置決め用孔１４の直径Ｄよりも小さく設定され、先細りテーパー部４５の下端最大径ｄ２は位置決め用孔１４の直径Ｄよりも大きく設定されている。

これによると、上型２３を上動させて型開きした状態で、図１２（ａ）に示すように、位置決めピン４１の先端部４６をインサート部材１３の位置決め用孔１４に下方から挿入する。この際、先細りテーパー部４５が位置決め用孔１４の内周に当接し、インサート部材１３が先細りテーパー部４５の表面を摺動して適切な位置に位置決めされるとともに、図１２（ｂ）に示すように、インサート部材１３の重さによってスプリング４８が圧縮され、位置決めピン４１が下動し、インサート部材１３が下降して下型２２の型面２２ａに載置される。これにより、位置決めピン３１の軸心と位置決め用孔１４とが正確に一致し、正確な位置決めが可能となる。
特開平１０−８６１８８号公報

しかしながら、上記図１２に示したものでは、インサート部材１３はその自重によって先細りテーパー部４５の表面を摺動するため、インサート部材１３の重さが摺動面との摩擦抵抗に対して軽過ぎるとインサート部材１３がスムーズに摺動せず、正確な位置決めができないといった問題がある。

また、インサート部材１３の重さがスプリング４８の反力に対して重過ぎると、位置決めが完了する前にインサート部材１３が型面２２ａ面上に達してしまう、それに抗するため負荷の高いスプリング４８を使用すると、型閉じ後にスプリング４８の反力が位置決め用孔１４の内周に沿った微小面積にかかるため、位置決め用孔１４の内周付近に圧縮変形が発生し易いといった問題がある。特に、インサート部材１３が銅等の柔らかい材質の場合、前記のような圧縮変形の発生する可能性が高まった。

本発明は、インサート部材を位置決めピンで高精度に位置決めすることができ、位置決めの際に、インサート部材に対する位置決めピンの挿入不良を防止することができ、インサート部材の変形を防止することが可能な樹脂成形用金型を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本第１発明は、位置決め用孔を有するインサート部材の一部が樹脂部材から突出した樹脂成形体を成形する樹脂成形用金型であって、
下型と上型とが開閉自在に備えられ、
下型に形成されて下型の型面から上方に突出する突部に、インサート部材が挿入される溝が形成され、
下型に位置決めピンが設けられ、
位置決めピンは、下型に形成された嵌合孔に嵌め込まれた軸部と、軸部の上端に形成された受け面と、軸部に設けられて受け面から上方へ突出するガイド部とを有し、
軸部は嵌合孔に対して上下動自在であり、
ガイド部はインサート部材の位置決め用孔に対して嵌脱自在であり、
受け面は、ガイド部が位置決め用孔に嵌入した状態でインサート部材を下方から受け止める平坦で且つ下型の型面に対して平行な面であり、
位置決めピンは、作動手段によって、下型の型面からの受け面の高さが前記型面からの溝の高さよりも高くなる突出位置と、受け面が前記型面以下に位置する退入位置との間を上下動し、
受け面からのガイド部の高さが前記溝の高さ以下に設定されているものである。

これによると、型開きしてインサート部材をキャビティに挿入してセットする場合、位置決めピンを突出位置まで上昇させる。この状態で、インサート部材を下降させ、位置決めピンのガイド部を下方からインサート部材の位置決め用孔に嵌入し、インサート部材を下方から受け面で受け止める。これにより、インサート部材は、ガイド部によって案内され、突出位置において溝に対し位置決めされる。

この際、ガイド部の高さが前記溝の高さ以下に設定されているため、従来のようにインサート部材がガイド部の途中で引っ掛かってしまうのを防止することができ、インサート部材の挿入不良を防止することができる。さらに、ガイド部と位置決め用孔との間の隙間を従来よりも狭くすることができ、高精度な位置決めを行うことができる。

また、受け面は平坦で且つ下型の型面に対して平行な面であるため、インサート部材が受け面で受け止められた際、インサート部材の重さは受け面の全面にわたって分散される。これにより、インサート部材の重さが位置決め用孔の内周に沿った微小面積に集中して作用することはなく、インサート部材の位置決め用孔の内周付近の変形を防止することができる。

その後、作動手段によって、位置決めピンを突出位置から退入位置まで下動させる。これにより、インサート部材が下降して下型の型面に載置されるとともに溝に正確に挿入される。その後、型締めし、キャビティ内に樹脂を注入して、樹脂成形体を成形する。

また、本第２発明は、位置決めピンの軸部とガイド部とは別部材であり、
ガイド部が軸部に嵌め込まれて固定されているものである。
これによると、受け面とガイド部の外周面との交差部分（コーナー部分）を切削加工せずに、受け面とガイド部の外周面とを確実に直交させることができる。これにより、受け面とガイド部の外周面との交差部分に、ガイド部の外周面から受け面に近付くほど径方向外側へ傾斜する傾斜面が形成されることはない。これにより、インサート部材の位置決め用孔の内周縁が前記傾斜面に上方から当接してインサート部材と受け面との間に隙間が形成されてしまうのを防止することができ、インサート部材を確実に受け面全体で受け止めることができる。

以上のように本発明によると、樹脂の成形工程において、インサート部材を金型上に載置する際、位置決めピンに対するインサート部材の挿入不良を防止することができ、金型とインサート部材とを高精度で位置決めすることができ、さらに、インサート部材の変形を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１ ）
先ず、実施の形態１について、図１〜図４に基づいて説明する。尚、先述した従来のものと同じ構成の部材については、同一の符号を付記して説明を省略する。

図１，図２に示すように、６１は固定された下型であり、突部６２が下型６１のキャビティ６３内に複数形成されて型面６１ａから上方へ突出している。突部６２には、インサート部材１３が上方から挿入される溝６４が形成されている。尚、下型６１の型面６１ａは上型２３に対向しており、型面６１ａと溝６４の底面とは同一面上にある。型面６１ａから溝６４の上端までの高さをｈとする。

下型６１には複数の位置決めピン６５が設けられている。
位置決めピン６５は、下型６１に形成された嵌合孔６６に嵌め込まれた軸部６７と、軸部６７の上端に形成された受け面６８と、軸部６７に設けられて受け面６８から上方へ突出するガイド部６９と、ガイド部６９の上端に設けられた先端導入部７０とを有している。軸部６７は、円柱形状であり、嵌合孔６６に対して上下動自在である。また、ガイド部６９は、インサート部材１３の位置決め用孔１４に対して嵌脱自在であり、軸部６７よりも小径の円柱形状である。

尚、図３に示すように、ガイド部６９の直径をＷとし、受け面６８からガイド部６９の上端までの高さをｔとすると、以下の関係式（１）の関係にある。
ガイド部６９の高さｔ＜インサート部材１３の厚さＴ＜溝６４の高さｈ ・・・（１）
また、インサート部材１３の位置決め用孔１４の直径は、ガイド部６９の直径Ｗよりも大きな、Ｗ＋βに設定されている。

受け面６８は、ガイド部６９が位置決め用孔１４に嵌入した状態でインサート部材１３を下方から受け止める平坦で且つ型面６１ａに対して平行な面である。また、先端導入部７０は上先端が尖った円錐形状に形成されている。

複数の各位置決めピン６５は、エアシリンダ装置７３（作動手段の一例）によって、突出位置Ａと退入位置Ｂとの間を上下動するように構成されている。図４（ａ）に示すように、突出位置Ａにおいては、型面６１ａからの受け面６８の高さＨ１が前記溝の高さｈよりも高くなり、図４（ｂ）に示すように、退入位置Ｂにおいては、受け面６８が前記型面６１ａと同位置になる。

エアシリンダ装置７３のピストンロッド７３ａの先端と各位置決めピン６５の軸部６７とは連結杆７４を介して連結されている。尚、ピストンロッド７３ａの伸縮は、制御装置７５によって制御プログラムに基づいて制御される。

また、上型２３には、型締めした際、各位置決めピン６５の上端部すなわち先端導入部７０が下方から挿入される挿入穴（図示省略）が複数形成されている。
以下、上記構成における作用を説明する。

上型２３を上動させて型開きし、インサート部材１３をキャビティ６３に挿入してセットする場合、エアシリンダ装置７３のピストンロッド７３ａを所定量伸長させて、図４（ａ）に示すように、位置決めピン６５を突出位置Ａまで上動させる。

この状態で、インサート部材１３を下降させ、位置決めピン６５のガイド部６９を下方からインサート部材１３の位置決め用孔１４に嵌入し、インサート部材１３を下方から受け面６８で受け止める。これにより、インサート部材１３は、先端導入部７０を経てガイド部６９によって案内され、突出位置Ａにおいて溝６４に対し位置決めされる。

この際、前記関係式（１）のように、ガイド部６９の高さｔが溝６４の高さｈよりも低く設定されさらにはインサート部材１３の厚さＴよりも低く設定されているため、従来のようにインサート部材１３がガイド部６９の途中で引っ掛かってしまうのを防止することができ、インサート部材１３の挿入不良を防止することができる。さらに、ガイド部６９と位置決め用孔１４との間の隙間βを従来の隙間α（図１１参照）よりも狭くする（β＜α）ことができ、高精度な位置決めを行うことができる。

また、受け面６８は平坦で且つ型面６１ａに対して平行な面であるため、インサート部材１３が受け面６８で受け止められた際、インサート部材１３の重さは受け面６８の全面にわたって分散される。これにより、インサート部材１３の重さが位置決め用孔１４の内周に沿った微小面積に集中して作用することはなく、インサート部材１３の位置決め用孔１４の内周付近の変形を防止することができる。

その後、エアシリンダ装置７３のピストンロッド７３ａを所定量短縮させて、図４（ｂ）に示すように、位置決めピン６５を突出位置Ａから退入位置Ｂまで下動させる。これにより、インサート部材１３が下降して型面６１ａに載置されるとともに溝６４に正確に挿入される。その後、上型２３を下動させて型締めし、キャビティ６３内に樹脂を注入して、樹脂成形体１１を成形する。

尚、前記のように、ガイド部６９と位置決め用孔１４との間の隙間βを従来の隙間αよりも狭くすることができるため、インサート部材１３と溝６４との間の隙間も従来より狭くなり、これにより、インサート部材１３と樹脂部材１２との界面部分における樹脂漏れの発生を防止することができ、信頼性の高い樹脂成形体１１を成形することができる。

前記実施の形態１では、インサート部材１３を受け面６８で受け止めた後、位置決めピン６５を突出位置Ａから退入位置Ｂまで下動させているが、インサート部材１３を受け面６８で受け止めると同時に位置決めピン６５を下動させてもよい。また、位置決めピン６５のガイド部６９がインサート部材１３の位置決め用孔１４に嵌入した状態で、インサート部材１３が受け面６８で受け止められる直前に、位置決めピン６５を下動させてもよい。

前記実施の形態１では、図４（ｂ）に示すように、位置決めピン６５が退入位置Ｂまで下動した際、受け面６８が下型６１の型面６１ａと同位置になるように設定したが、受け面６８が型面６１ａよりも下位になるように設定してもよい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図５，図６に基づいて説明する。
位置決めピン６５の軸部６７とガイド部６９とが別部材で構成されている。軸部６７は嵌め込み孔６７ａを有する円筒状に形成され、ガイド部６９は嵌め込み孔６７ａに嵌め込まれ、ガイド部６９の上部が受け面６８から上方へ突出している。ガイド部６９の下端部はねじ（図示せず）や溶接等で軸部６７に連結固定されている。

これによると、図６（ａ）に示すように、受け面６８とガイド部６９の外周面６９ａとの交差部分（コーナー部分）を切削加工せずに、受け面６８とガイド部６９の外周面６９ａとを確実に直交させることができる。これにより、図６（ｂ）に示すように、受け面６８とガイド部６９の外周面６９ａとの交差部分に、ガイド部６９の外周面６９ａから受け面６８に近付くほど径方向外側へ傾斜する傾斜面７７が形成されることはない。これにより、インサート部材１３の位置決め用孔１４の内周縁が前記傾斜面７７に上方から当接してインサート部材１３と受け面６８との間に隙間７８が形成されてしまうのを防止することができ、図６（ａ）に示すようにインサート部材１３を確実に受け面６８全体で受け止めることができる。

（実施の形態３）
図７に示すように、位置決めピン６５の軸部６７は、嵌合孔６６に嵌め込まれた軸本体部６７ｂと、軸本体部６７ｂの上端部に備えられた鍔部６７ｃとで構成されている。鍔部６７ｃの直径は軸本体部６７ｂの直径よりも大きく設定されている。鍔部６７ｃの上端に受け面６８が形成されている。また、下型６１の型面６１ａには、位置決めピン６５が退入位置Ｂまで下動した際、鍔部６７ｃが上方から嵌まり込む凹部８０が形成されている。

これによると、受け面６８の面積が拡大するため、インサート部材１３が受け面６８で受け止められた際、インサート部材１３の重さは拡大された受け面６８の全面にわたって広く分散される。これにより、インサート部材１３の変形をより一段と確実に防止することができる。

前記各実施の形態では、作動手段の一例としてエアシリンダ装置７３を用いたが、モーター等を用いてもよい。

本発明の位置決めピンを用いれば、インサート部材を変形させること無く、キャビティとインサート部材の高精度な位置決めが可能となる。それにより、外囲器樹脂成形工程の後にインサート部材と樹脂部材とに発生する樹脂バリを除去するために必要とされていたサンドブラストやウォータージェット或いはエアジェット等による樹脂バリの除去工程が不要となり、半導体装置の製造工程数を減少させ、生産効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１における金型の図である。 同、金型の位置決めピンが設けられている部分の断面図である。 同、金型の位置決めピンの先端部分とインサート部材の位置決め用孔との拡大図である。 同、位置決めピンを用いてインサート部材を金型にセットする際の挿入工程を示す図である。 本発明の実施の形態２における金型の位置決めピンの断面図である。 同、位置決めピンの先端部分とインサート部材の位置決め用孔との拡大図であり、（ａ）は実施の形態２のものを示し、（ｂ）は切削加工により受け面とガイド部の外周面との交差部分に傾斜面が形成された場合に発生する不具合を示す。 本発明の実施の形態３における金型の位置決めピンの図である。 金型で成形された樹脂成形体の平面図である。 同、樹脂成形体の拡大斜視図である。 従来の金型の図である。 同、金型の位置決めピンを用いてインサート部材を金型にセットする際の挿入工程を示す図である。 従来の別の位置決めピンを用いてインサート部材を金型にセットする際の挿入工程を示す図である。

符号の説明

１１ 樹脂成形体
１２ 樹脂部材
１３ インサート部材
１４ 位置決め用孔
２０ 金型
２３ 上型
６１ 下型
６１ａ 型面
６２ 突部
６４ 溝
６５ 位置決めピン
６６ 嵌合孔
６７ 軸部
６８ 受け面
６９ ガイド部
７３ エアシリンダ装置（作動装置）
Ａ 突出位置
Ｂ 退入位置
ｈ 型面から溝の上端までの高さ
Ｈ１ 型面からの受け面の高さ
ｔ 受け面からガイド部の上端までの高さ

Claims (2)

1. 位置決め用孔を有するインサート部材の一部が樹脂部材から突出した樹脂成形体を成形する樹脂成形用金型であって、
   下型と上型とが開閉自在に備えられ、
   下型に形成されて下型の型面から上方に突出する突部に、インサート部材が挿入される溝が形成され、
   下型に位置決めピンが設けられ、
   位置決めピンは、下型に形成された嵌合孔に嵌め込まれた軸部と、軸部の上端に形成された受け面と、軸部に設けられて受け面から上方へ突出するガイド部とを有し、
   軸部は嵌合孔に対して上下動自在であり、
   ガイド部はインサート部材の位置決め用孔に対して嵌脱自在であり、
   受け面は、ガイド部が位置決め用孔に嵌入した状態でインサート部材を下方から受け止める平坦で且つ下型の型面に対して平行な面であり、
   位置決めピンは、作動手段によって、下型の型面からの受け面の高さが前記型面からの溝の高さよりも高くなる突出位置と、受け面が前記型面以下に位置する退入位置との間を上下動し、
   受け面からのガイド部の高さが前記溝の高さ以下に設定されていることを特徴とする樹脂成形用金型。
2. 位置決めピンの軸部とガイド部とは別部材であり、
   ガイド部が軸部に嵌め込まれて固定されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形用金型。

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